基于场值数据的可控源音频大地电磁一维全资料反演研究-论文.pdf

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1、第15卷第3期2015年1月科学技术与工程Vo1．15No．3Jan．20151671—1815(2015)03—0193—04ScienceTechnologyandEngineering@20t5Sci．Tech．Engrg．基于场值数据的可控源音频大地电磁一维全资料反演研究蒋齐平(中国煤炭科工集团西安研究院有限公司，西安710077)摘要可控源音频大地电磁CSAMT受发射源的影响，处在近区及过渡区的低频数据一直以来不能利用，仅将远区信号渐弱的高频数据做类似天然场源大地电磁反演，造成了数据资料的严重浪费。直接采用低频与高频的电磁场实部和虚部数据做一维奥克姆带源反演，完全不同于

2、传统不考虑源或考虑源但仅用视电阻率的反演。理论反演研究表明直接利用场值反演，不仅能高效利用CSAMT全资料数据，避免数据浪费；同时也能达到预期的反演效果。关键词CSAMT场值反演中图法分类号P631．325；文献标志码A天然场源的大地电磁(MT)由于信号微弱，易电场和磁场的实部与虚部数据进行反演，这种反演受到各种干扰，应用受到极大的限制¨J。20世纪提方式包含了数据相位的影响，因此对反演迭代过程出的可控源音频大地电磁(CSAMT)为解决MT遇会有更加准确可靠的约束。到的问题应运而生；然而CSAMT由于人工源的加1基于场值数据的反演原理入，使得观测数据变得复杂，资料处理及解释变得很

3、棘手。为了避免考虑源的影响，目前绝大多数的反演问题总体目标函数可以表示为J：CSAMT观测，均只在远区观测，且处理方式与MT(m)=1(m)+[2(m)一](1)一致，即仿照MT计算视电阻率，并使用MT的理论式(1)中，(m)表示模型参数目标函数，：(m)进行反演。但是这种观测及处理方式，极大的降低表示数据参数目标函数，(m)为总体反演目标函了CSAMT信号强的优势，只在远区观测会使得观数，m表示模型参数向量，为拉格朗日乘子，测数据与MT遇到同样的问题，即易受干扰。此外，为拟合差的期望值J。仿照MT计算视电阻率在近场和过渡区会失去原有模型参数目标函数(m)由式(2)给出。的意义，

4、它会在低频迅速上扬至正常值的许多倍，因1(m)=lIaJ，lIl(2)此目前的处理方式都是截去低频，仅保留高频数据，a是对模型参数m的微分算子，当a表现为对这种处理模式使得CSAMT反演深度只有几百米，m的二阶导数时，模型目标函数有差分式(3)。严重限制了CSAMT的应用范围。基于以上种种问1(m)=(Rm)(Rm)。(3)题，一直以来，业界都希望可以使用信号强的近场和式(3)中，R为粗糙度矩阵，在此表示为l9J：过渡区资料。为了充分利用CSAMT的全区数据，O0已有部分学者发表了相关研究成果。Routh等提出—11了CSAMT全区资料一维反演。王若等利用R=—11CSAMT视电

5、阻率值采用网络参数法和剥层法实现：：了一维CSAMT全资料反演。尚通晓等、何兴梅●●一11等、汤井田等、王望鹏均使用CSAMT视电阻由于电磁法关注的电导率或电阻率参数的天然率完成了不同方法的一维全资料反演。前人仿照属性是恒大于0，为保证反演迭代过程中，模型参数MT计算视电阻率值，现摒弃了这种方式，直接采用始终为正值，需对参数向量做约束，令式中m：2014年9月15日收到矿井瞬变电磁应用研究项目资助lgT，表示电阻率或电导率向量。作者简介：蒋齐平(1981一)，湖北天门人，工程师。研究方向：电法直接利用电磁场的实部和虚部做反演，与传统勘探。E—mail：jiangqiping@cc

6、tegxian．con。利用视电阻率值做反演的情况有很大不同。具体表现在以下两点：科学技术与工程15卷①传统视电阻率值，是将电场和磁场做比值求反演程序。使用的频率为90个，从0．01Hz对数递得的，这种方式相当于给原本数量级很小的场值做增至8912Hz，收发距8000m。为检验算法的抗干了归一化。而直接采用的场值数据，数量级达到扰能力，加入2％的噪音，并分别反演较为简单的三l0～，甚至更小，因此必须考虑数据的归一化，否则层理论模型和较为复杂的五层理论模型，反演初始数据值太小，会使反演失败。模型均采用电阻率为1000Q·m的均匀半空问，反②当地下地质构造复杂时，视电阻率值仍然会演层

7、位对数划分50层，最大反演深度为4000m，拟出现较大的波动，特别是CSAMT低频时，视电阻率合差0．001，最大迭代次数50次。的畸变会比正常值大几十倍。因此传统视电阻率值目前的CSAMT反演，主要采用视电阻率反演，需要进一步归一化，值得庆幸的是，视电阻率值大于视电阻率的计算公式里包含电场和磁场值。考虑到0，归一化可以采用最简单的求对数。然而使用的场这种情况，为找出最佳反演模式，直接采用的场值反值实部和虚部，某些数据存在负值，造成对数化的办演，分为两种模式进行实验：法失效。①只